CN208196816U - 一种油田站井场巡检智能机器人*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种油田站井场巡检智能机器人***，包括控制模块、行走机构、GPS定位模块、避障模块和摄像模块，尤其是还包括红外检测模块和/或照明灯，红外检测模块不受外部光亮强度的影响，即便在晚上，红外检测模块也能够实现巡检，能够及时发现可疑人员进入巡检区域；当晚上等光亮强度比较低的时候，控制照明灯运行，增加光亮强度，即便在晚上，摄像模块结合着照明灯也能够实现有效可靠采集图像。因此，通过红外检测模块和/或照明灯，即便外部环境光亮强度比较低，也能够实现可靠地图像采集，实现可靠巡检。另外，该机器人***代替人工工作，降低了人工劳动强度，解决了人工巡检效率低、恶劣天气下无法巡检的痛点。

Description

一种油田站井场巡检智能机器人***

技术领域

本实用新型涉及一种油田站井场巡检智能机器人***。

背景技术

油田站场、井场巡检目前采用的是人工巡检方式，工作量大、巡检效率低，且存在无法及时发现少量气体泄漏、温度异常、声音异常、仪表读数异常等故障信息，及恶劣天气下巡检存在安全隐患等问题。

申请公布号为CN107825959A的中国专利申请文件公开了一种安防侦查机器人，包括行走机构、GPS定位模块、避障模块和摄像模块。该安防侦查机器人能够实现自动巡视，但是，通常情况下，机器人需要实现24小时持续巡视，那么，当晚上进行巡视时，由于晚上灯光强度比较弱，摄像模块无法在晚上采集清晰的图像信息，进而无法获取较为准确可靠的图像信息，因此，该机器人无法实现晚上可靠准确巡视。而且，油田站井场需求采集现场的声音和少量气体泄漏、生产数据(如无线压力温度等)，该机器人无相关采集装置，无法实现相关数据采集。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种油田站井场巡检智能机器人***，用以解决现有的机器人无法实现晚上可靠准确巡视的问题。

为实现上述目的，本实用新型包括以下技术方案。

一种油田站井场巡检智能机器人***，包括控制模块、行走机构、GPS定位模块、避障模块和摄像模块，所述控制模块连接所述行走机构、GPS定位模块、避障模块和摄像模块，所述机器人***还包括红外检测模块和/或照明灯，所述控制模块连接所述红外检测模块和/或照明灯。

红外检测模块不受外部光亮强度的影响，即便在晚上，红外检测模块也能够实现巡检，能够及时发现可疑人员进入巡检区域，而且，红外检测模块还可以检测设备的温度；当晚上等光亮强度比较低的时候，控制照明灯运行，增加光亮强度，即便在晚上，摄像模块结合着照明灯也能够进行有效可靠地采集图像。因此，通过红外检测模块和/或照明灯，即便外部环境光亮强度比较低，也能够实现图像的有效采集，实现可靠巡检。另外，该机器人***代替人工工作，降低了人工劳动强度，解决了人工巡检效率低，以及恶劣天气下无法巡检的痛点。

进一步地，所述机器人***同时包括所述红外检测模块和照明灯。即便在晚上，红外检测模块结合着补充照明灯能够进一步提升图像采集的可靠性。

进一步地，所述机器人***还包括语音对讲模块，所述控制模块连接所述语音对讲模块，用于实现巡检现场工作人员与后台操作人员的双向语音通讯功能，当发现现场非法闯入时，还能够对现场非法闯入进行驱离。

进一步地，所述机器人***还包括无线数据采集模块，所述控制模块连接所述无线数据采集模块。通过无线数据采集模块实时采集巡检区域的无线数据，比如无线压力、无线温度、无线液位、无线功图等信息。

进一步地，所述机器人***还包括可燃气体检测模块，所述控制模块连接所述可燃气体检测模块。通过可燃气体检测模块实时检测巡检区域的可燃气体含量，实现可燃气体的监控。

进一步地，所述机器人***还包括气象检测模块，所述控制模块连接所述气象检测模块。通过气象检测模块实时检测巡检区域的气象数据，比如温度、湿度、雨量、风向、风力和气压等信息。

进一步地，所述机器人***还包括拾音器，所述控制模块连接所述拾音器。通过拾音器能够获取巡检现场的声音信号，后台操作人员能够及时获取巡检现场的声音信息，实现巡检现场的可靠监控。

进一步地，所述机器人***还包括扬声器，所述控制模块连接所述扬声器。当出现紧急情况或者有可疑人员进入巡检区域时，通过扬声器能够进行喊话警告。

进一步地，所述机器人***还包括里程测量模块，所述控制模块连接所述里程测量模块。通过里程测量模块实时检测机器人行走的里程，便于机器人的导航控制。

进一步地，所述机器人***还包括云台机构，所述摄像模块、红外检测模块和照明灯布置在所述云台机构上。

进一步地，所述摄像模块具有一个透明的、供图像信息穿过的可见光光窗，所述可见光光窗上安装有用于清洁所述可见光光窗的第一雨刷机构，所述控制模块连接所述第一雨刷机构。当可见光光窗上有灰尘或者其他污渍时，雨刷机构运行以清除这些污渍，提高采集到的图像信息的清晰度。而且，通过雨刷机构还可以扫除光窗上的水分，在雨天能够照样正常探测。

进一步地，所述红外检测模块具有一个红外光光窗，所述红外光光窗上安装有用于清洁所述红外光光窗的第二雨刷机构，所述控制模块连接所述第二雨刷机构。通过雨刷机构能够清除红外光光窗上的灰尘、其他污渍以及雨水。

附图说明

图1是油田站井场巡检智能机器人***控制原理示意图；

图2是油田站井场巡检智能机器人***结构原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

本实施例提供一种油田站井场巡检智能机器人***，包括控制模块、行走机构、GPS定位模块、避障模块和摄像模块。其中，控制模块为机器人***的控制核心；行走机构用于驱动机器人行走，行走机构的实现方式并不唯一，比如背景技术中引用的现有技术中公开的轮式内履带形式，本实施例给出一种实现方式，为四轮移动平台；GPS定位模块实现GPS定位，以下简称为GPS；避障模块用于避障，比如激光雷达或者超声波避障设备，本实施例以激光雷达为例；摄像模块用于采集图像信息，本实施例以高清摄像机为例。如图1所示，控制模块连接四轮移动平台、GPS、激光雷达和高清摄像机。这一部分属于现有技术，这里就不再具体说明。

为了适应在不同天气及光照条件下对外景和仪表的观测，高清摄像机采用自动光圈设计，通过对视频信号的平均值进行检测，利用检测值来自动控制镜头的光圈扩大或缩小，以达到在不同的照度下均可获得标准视频信号电平的目的。也就是利用电信号的反馈带动光圈，调节电机迅速而灵活地使光圈扩大或缩小，无须人工调节，光圈自动变化。而且，高清摄像机变倍和调焦指令是由监控后台或发出，通过无线网桥传送到机器人本体的可见光电机驱动模块，电机驱动模块驱动调焦电机和变倍电机带动凸轮机构，使调焦和变倍镜片径向移动，从而实现调焦和变倍。调焦、变倍以及拍照、摄像指令可由操作人员根据现场需要手动发出，也可针对不同的巡检点和被测设备存储调焦、变倍和拍照、摄像指令信息，待机器人执行巡检任务到达巡检点时自动发出指令，实现自动对焦、拍照和摄像功能。

该机器人***还包括红外检测模块和/或照明灯，也就是说，机器人***可以包括红外检测模块(比如红外高清摄像模块)和照明灯中的其中一个，也可以同时包括这两个设备，本实施例中，机器人***同时包括红外检测模块和照明灯，并且，红外检测模块以红外热像仪为例，如图1所示，控制模块连接红外热像仪和照明灯。红外热像仪可以在晚上实现红外图像的采集，因此，即便在晚上，红外热像仪也能够实现可靠巡检，能够及时发现可疑人员进入巡检区域。而且，当晚上等光亮强度比较低的时候，控制照明灯运行，增加光亮强度，即便在晚上，高清摄像机结合照明灯能够进行有效可靠地图像采集。当然，照明灯的出射光线与高清摄像机的探测光路一致。

如图1所示，机器人***还包括语音对讲模块，控制模块连接该语音对讲模块，该语音对讲模块具有巡检现场工作人员与后台操作人员的双向语音通讯功能，当现场出现非法闯入时，还能够对现场非法闯入进行驱离。

如图1所示，机器人***还包括无线数据采集模块，控制模块连接该无线数据采集模块。该无线数据采集模块实时采集巡检区域的无线数据，比如：现场无线压力变送器的压力数据、无线温度变送器的温度数据、无线液位变送器的液位数据、无线功图变送器的无线功图数据等。另外，当对仪表读数分析和异常声音分析时，需要可靠的采集现场无线压力、温度、液位、功图数据以便于后台完成数据分析。

机器人***还包括可燃气体检测模块，用于检测巡检区域的可燃气体种类以及含量，如图1所示，控制模块连接可燃气体检测模块，能够及时发现可燃气体泄漏。机器人***还包括气象检测模块，控制模块连接气象检测模块，用于实时检测温度、湿度、雨量、风向、风力和气压等气象信息，能够及时发现温度等气象信息异常。

机器人***还包括拾音器，如图1所示，控制模块连接拾音器。通过拾音器能够获取巡检现场的声音信号，后台操作人员能够及时获取巡检现场的图像信息和声音信息，能够及时发现巡检区域存在的声音异常现象，实现巡检现场的可靠监控。

机器人***还包括扬声器，如图1所示，控制模块连接扬声器。当出现紧急情况或者有可疑人员进入巡检区域时，通过扬声器能够进行喊话警告，这部分的功能与语音对讲模块的其中一个功能类似。

机器人***还包括里程测量模块，本实施例中，里程测量模块以里程计为例，如图1所示，控制模块连接里程计。通过里程计能够实时检测机器人行走的里程，便于机器人的导航控制。

机器人***还包括云台机构(以下简称为云台)，如图2所示，高清摄像机、红外热像仪和照明灯布置在云台上。通过控制实现云台的抬高、降低、左转、右转和变倍等运动控制。

高清摄像机设置有一个透明的、能够穿透图像信息的可见光光窗，比如该可见光光窗设置在高清摄像机的外部壳体上，可见光光窗上安装有第一雨刷机构(以下简称为雨刷)，如图1所示，控制模块连接雨刷，通过控制雨刷运行实现可见光光窗的清洁。

进一步地，与上段同理，红外热像仪还可以设置一个红外光光窗，红外光光窗上安装有第二雨刷机构(以下简称为雨刷)，如图1所示，控制模块连接雨刷，通过控制雨刷运行实现红外光光窗的清洁。图1中，第一雨刷机构和第二雨刷机构统称为雨刷。

另外，如图2所示，四轮移动平台的动力源为锂电池，通过四轮驱动算法实现电机驱动控制。

机器人***可以只包括巡检机器人本体，当然，还可以包括监控后台，如图2所示，监控后台包括集控计算机、麦克和扬声器以及图传接收端。监控后台与机器人本体之间通过无线网桥进行通讯，实现机器人本体的监控以及远程控制，机器人本体中的各组成部分的相关控制可由监控后台远程控制，而且，监控后台还能够实现巡检情况的在线管理。

因此，该机器人***具有以下功能：

1)自主导航、自主避障。

2)通过设置相关的电量检测设备实现自主充电控制。

3)配备高清摄像机，根据设定路线采集现场图像及数据，能够进行井场设备外观状态的自动识别，辨识读取井场仪表数据；可通过图像对比辨识井场设备“跑”、“冒”、“滴”、“漏”现象并报警。

4)能够对井场设备声音的时域和频域分析提取特征进行声音信号分析，分辨出异常声音，并发出报警。

5)具备双向语音功能，后台操作人员与现场工作人员的远程视频语音交流，指导现场运维人员工作。

6)能够对抽油机的工作状态、电机、光杆温度进行识别。

7)可手动控制机器人的运行、云台等设备的转动，控制摄像机进行抓图、聚焦等操作。

8)具备井场设备巡检数据的查询、筛选、导出功能，并自动将巡检数据和缺陷报警信息上传，协助运行人员及时确认并处理报警信息。

9)具有报表功能，并提供设备检测结果的历史曲线。

10)可将视频信息接入厂级安防***。

11)满足远距离网络传输，能够与井场RTU进行网络通讯，将数据传回站点。

12)具有GPS防盗窃功能，内置GPS，当机器人移动出安全区域外，会向监控后台发出安全警报，并用云台录像和扬声器喊话功能警示对方。

13)具备雨刷功能，雨雪天气能清洁可见光光窗和红外光光窗，使得机器人具有全天候工作的能力，适应大风、雨、雪、低温等严酷天气环境。

14)机器人***包括全自主巡检及人工遥控巡检两种功能，全自主巡检又包括例行和特巡两种方式，全自主巡检与人工遥控巡检能自由无缝切换。

15)具备一键返航功能：不论机器人***处于何种工作状态，只要启动一键返航功能，机器人***中止当前任务，按预先设定的策略安全返航。

以上给出了具体的实施方式，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。本实用新型的基本思路在于机器人***的基本组成结构，并不局限于该机器人***的应用场合。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (12)

1.一种油田站井场巡检智能机器人***，包括控制模块、行走机构、GPS定位模块、避障模块和摄像模块，所述控制模块连接所述行走机构、GPS定位模块、避障模块和摄像模块，其特征在于，所述机器人***还包括红外检测模块和/或照明灯，所述控制模块连接所述红外检测模块和/或照明灯。

2.根据权利要求1所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***同时包括所述红外检测模块和照明灯。

3.根据权利要求1或2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***还包括语音对讲模块，所述控制模块连接所述语音对讲模块。

4.根据权利要求1或2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***还包括无线数据采集模块，所述控制模块连接所述无线数据采集模块，用于采集巡检区域的相关无线数据。

5.根据权利要求1或2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***还包括可燃气体检测模块，所述控制模块连接所述可燃气体检测模块。

6.根据权利要求1或2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***还包括气象检测模块，所述控制模块连接所述气象检测模块。

7.根据权利要求1或2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***还包括拾音器，所述控制模块连接所述拾音器。

8.根据权利要求1或2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***还包括扬声器，所述控制模块连接所述扬声器。

9.根据权利要求1或2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***还包括里程测量模块，所述控制模块连接所述里程测量模块。

10.根据权利要求2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述机器人***还包括云台机构，所述摄像模块、红外检测模块和照明灯布置在所述云台机构上。

11.根据权利要求2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述摄像模块具有一个透明的、供图像信息穿过的可见光光窗，所述可见光光窗上安装有用于清洁所述可见光光窗的第一雨刷机构，所述控制模块连接所述第一雨刷机构。

12.根据权利要求2所述的油田站井场巡检智能机器人***，其特征在于，所述红外检测模块具有一个红外光光窗，所述红外光光窗上安装有用于清洁所述红外光光窗的第二雨刷机构，所述控制模块连接所述第二雨刷机构。